WO2010046573A1 - Method for estimating the concentration of a tracer in a tissue structure assembly, and corresponding storage medium and device - Google Patents

Method for estimating the concentration of a tracer in a tissue structure assembly, and corresponding storage medium and device Download PDF

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WO2010046573A1
WO2010046573A1 PCT/FR2009/051764 FR2009051764W WO2010046573A1 WO 2010046573 A1 WO2010046573 A1 WO 2010046573A1 FR 2009051764 W FR2009051764 W FR 2009051764W WO 2010046573 A1 WO2010046573 A1 WO 2010046573A1
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interest
tracer
concentration
regions
image
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PCT/FR2009/051764
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Renaud Maroy
Bertrand Tavitian
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Commissariat A L'energie Atomique
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/002D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/003Reconstruction from projections, e.g. tomography
    • G06T11/006Inverse problem, transformation from projection-space into object-space, e.g. transform methods, back-projection, algebraic methods
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2211/00Image generation
    • G06T2211/40Computed tomography
    • G06T2211/424Iterative

Definitions

  • the present invention relates to a method for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures comprising at least one tissue structure from an image for measuring the tracer concentration in said set of tissue structures obtained by a imaging apparatus, the image comprising at least one spatial domain within which the tracer concentration is homogeneous and at least one region of interest within which the tracer concentration is measured.
  • Molecular imaging encompasses nuclear techniques, magnetic resonance imaging (MRI) and optical techniques. Among the nuclear techniques, positron emission tomography (PET) is the most sensitive technique and the only one to offer quantitative measurements.
  • Time Activity Curve that is, changes in tracer concentration within a volume element, are also strongly spatially correlated not only because of reconstruction but also the existence of physiological regions that respond to the tracer identically, regions that can be called pharmaco-organs.
  • Post-treatment of the PET image generally requires three steps to access the pharmacological parameter.
  • regions of interest ROI for Region Of Interest
  • regions of interest delimiting the organs, more precisely the pharmacokinetic organs, must be defined either on the PET image or on a high-resolution image point-to-point correspondence with the PET image.
  • the TACs of the pharmaco-organs must be extracted and possibly corrected to compensate for the limited spatial resolution of PET.
  • a physiological model can be defined, based on the TACs and the concentration of the tracer in the plasma, allowing the calculation of the pharmacological parameters of interest to the biologist. Accurate delineation of ROIs is required to extract relevant TACs.
  • GTM geometrical transfer matrix
  • this GTM process is very sensitive not only to delineation errors of said spatial domains and image reconstruction artifacts, but also to image smoothing effects due to periodic physiological motions, such as heartbeat. or breathing movements.
  • the aim of the invention is to propose a method for limiting the impact of effects due to segmentation errors, image reconstruction artifacts and physiological movements on the efficiency of the GTM process in order to obtain TACs presenting the least bias with the lowest noise uncertainty.
  • the object of the invention is a process of the aforementioned type, characterized in that it comprises the following steps: - determination of a geometric transfer matrix whose coefficients are representative of the contribution of the spatial domains to the measurement the tracer concentration in the regions of interest;
  • the step of modifying the regions of interest comprises adding and / or excluding at least one picture element
  • the iterative loop for the delimitation of the regions of interest comprises, for each iteration, the following steps:
  • the method comprises a step of scheduling the image elements in each spatial domain according to order criteria making it possible to evaluate their risk of introducing non-noise errors in the estimation of the tracer concentration;
  • the order criteria include at least one of a first criterion for defining whether the concentration contained in the picture element originates from one or more different spatial domains, a second criterion defining whether the image element participates in computing the non-diagonal elements of the geometric transfer matrix, and a third criterion for defining whether the pixel is reliable for estimating the tracer concentration;
  • the first criterion makes it possible to measure the homogeneity of the concentration of the tracer in the neighborhood of the image element
  • the second criterion makes it possible to measure the contribution of the spatial domains to the measurement of the concentration of the tracer in the element of image
  • the third criterion comes from a probabilistic atlas
  • the iterative loop for the delimitation of the regions of interest is carried out according to the order of the pixels obtained in the scheduling step;
  • the method comprises a step of estimating the spreading function of the point of the imaging apparatus at any point in the field of view of the imaging apparatus; the step of estimating the spreading function of the point comprises the following steps:
  • the method comprises a step of estimating a region spreading function for each spatial domain by convolution of the point spreading function with each spatial domain;
  • the method comprises a step of calculating the size of the regions of interest
  • the method comprises a step of delimiting the spatial domains so as to obtain regions of interest of maximum size
  • the method comprises a step of optimizing the order criteria so as to obtain regions of interest of maximum size
  • the measurement image of the tracer concentration in the tissue structure is a sequence of three-dimensional images mapped and comprising at least one three-dimensional image, and the image elements are voxels;
  • the invention also relates to an information carrier comprising a code for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures comprising at least one tissue structure from an image for measuring the concentration of the tracer in said set of tissue structures obtained by an imaging apparatus, the image comprising at least one spatial domain within which the tracer concentration is homogeneous and at least one region of interest within which the tracer concentration is measured, characterized in that the code comprises instructions for:
  • the invention further relates to a device for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures comprising at least one tissue structure from an image for measuring the tracer concentration in said set of tissue structures. obtained by an imaging apparatus, the image comprising at least one spatial domain within which the tracer concentration is homogeneous and at least one region of interest within which the tracer concentration is measured, characterized in that it comprises:
  • a data processing system comprising: means for determining a geometric transfer matrix whose coefficients are representative of the contribution of the spatial domains to the measurement of the concentration of the tracer in the regions of interest;
  • FIG. 1 is a flow chart showing the two main phases of the method according to the invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the PET image of a mouse
  • FIG. 3 is a flowchart representing the steps of the method according to the invention.
  • FIGS. 4 and 5 are respectively transaxial and longitudinal sections of the field of view of the PET scanner
  • Figure 6 is a flowchart showing in more detail the step of delimiting the regions of interest.
  • FIGS. 7A to 11B are diagrams showing the results obtained with an exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • the present invention is based on the geometric transfer matrix (GTM) method of correction of the partial volume effect (PVE) proposed by Rousset et al. in the article “Correction for Partial Volume Effects in PET: Principle and Validation," The Journal of Nuclear Medicine, 1998, Vol. 39, No. 5, pages 904 to 911, and implemented in the image space by Frouin et al. in the article “Correction of Partial-Volume Effect for Striatal Imaging PET: Fast Implementation and Study of Robustness", The Journal of Nuclear Medicine, 2002, Vol. 43, No. 12, pages 1715 to 1726.
  • GTM geometric transfer matrix
  • PVE partial volume effect
  • the purpose of the GTM process is to find the true tracer concentration T 1 within spatial domains D 1 . Details of the GTM process can be found in the article by Rousset et al. above, but the principles are presented here in order to highlight the features of the present invention.
  • the method according to the invention aims to optimize the calculation parameters of the true concentration T, the tracer by limiting the effects due to segmentation errors, image reconstruction artifacts and physiological movements.
  • the method according to the invention comprises two main phases: a first phase intended to choose the response function of the PET scanner in an adequate manner; and
  • a second phase 12 intended to select the optimal regions of interest for estimating the true concentration T 1 of the tracer.
  • the PET image is a three-dimensional image formed of a set of voxels X (x, y, z) each characterized by a concentration of tracer A (x, y, z), this concentration being susceptible to vary over time.
  • the PET image is assumed to be composed of I homogeneous spatial domains ⁇ Pih ⁇ i ⁇ i in terms of tracer concentration.
  • Each space domain D 1 has a true tracer concentration denoted T 1 .
  • a concentration of tracer if / j 1 ⁇ ; KJ is measured in the PET image at
  • ROI regions of interest
  • J is different from I, preferably with J> I, so that the GTM process makes it possible to recover the true concentration T, of the tracer.
  • the tracer concentration measured t j in a region of interest R j, volume V j can be expressed as a linear combination of the concentrations of the tracer V z Ji ⁇ ? ⁇ / in the different spatial domains: where RSF, (x) is the contribution of the spatial domain D 1 to the PET measurement of tracer concentration in voxel x.
  • an initial step 14 of phase 12 of the method according to the invention consists in delimiting the spatial domains D 1 .
  • each spatial domain D is homogeneous in terms of the true concentration of the tracer. This concentration may vary over time in the case where the PET image contains dynamic information.
  • the Ds are plotted on an image from another imaging modality, such as nuclear NRM or the X-ray scanner.
  • the phase 10 of choice of the response function of the PET scanner is implemented.
  • the scanner response function or Point Spread Function (PSF) function, is preferably estimated for the GTM process to work effectively.
  • PSF Point Spread Function
  • the PSF is decomposed in a cylindrical coordinate system (p, ⁇ , z) into:
  • PSF components ax ⁇ a ie, PSF rad ⁇ a ⁇ e and tan gent ⁇ eiie PSF PSF may each comprise several parameters, for example two variances of two Gaussian if the PSF is estimated by two Gaussian, or more values.
  • PSF ax ⁇ a ⁇ e does not vary with position in the field of view, and more rad ⁇ a ie PSF and PSFT year gent ⁇ eiie are invariant under ⁇ . So just measure PSF ax ⁇ a ⁇ e at a point of view of field and PSF and PSF rad ⁇ a ⁇ e ta ngent ⁇ eiie in several points of the x axis.
  • a first step 16 of the method 10 of the phase according to the invention to measure PSF ax ⁇ a ⁇ e, PSF rad ⁇ a ⁇ e and TFTP gent ⁇ eiie year at several points the field of view of the PET scanner.
  • the PSF may have any parametric or non-parametric shape, or more precisely a shape having a good match with the PSF form generated by the PET image reconstruction method, and possibly also with the effect smoothing performed by physiological movements. If the PET image is reconstructed with modeling or PSF compensation, the PSF in the context of this invention will model the residual effects not taken into account during the reconstruction (for example if the reconstruction assumes the uniform PSF in the field of view, then the gap for each point or region of the field of view between the uniform PSF and the actual PSF will be modeled).
  • a second step 18 of the stage 10 is deduced from these measures the value of PSF ax ⁇ a ie, PSF rac i ⁇ aie and PSF your ngent ⁇ eiie anywhere in the field of view by interpolation and / or extrapolation, by a method chosen by the user.
  • PSF axi aie depends only on the position on the z axis and will be noted PSF axi a (z), while PSF raC i ⁇ aie and PSF ta n nowadaysie only depend on p and will therefore be noted PSF rad ⁇ a ⁇ e (p) and PSF tan gent ⁇ eiie (p) -
  • step 20 of the method according to the invention the RSF is estimated (x) at any point in the field of view.
  • This estimate is obtained by convolution of the convolution mask corresponding to the PSF with the voxels of the spatial domain D 1 .
  • the convolution mask corresponding to the PSF of the PET scanner is obtained as follows:
  • RSF, (x) is obtained in the same way as the co nvo lution
  • a set ⁇ of voxels whose activity measured in their neighborhood is representative of the concentration of tracer in the spatial domain D 1 is defined in parallel. These voxels can be determined automatically or manually.
  • S a set of voxels to exclude regions of interest R j .
  • a scheduling of voxels in each spatial domain D is then performed in step 24 according to the following principle. At least one voxel x e D, is affected by effects that smooth images
  • the voxel x is affected by the effect of partial volume, the tissue fraction or the periodic physiological movements of the subject, this criterion making it possible to define in other words if the activity contained in the voxel x comes from one or more different spatial domains;
  • - criterion ⁇ (x) any other criterion or set of criteria that can help to discriminate the most reliable voxels for the estimation of the tracer concentration (reliability of the PET measurement, homogeneity of response within the same organ, etc.), for example from a probabilistic atlas.
  • ⁇ (x), ⁇ (x) and ⁇ (x) are defined in such a way that the smaller they are, the less the aggregation of x to the region of interest R 1 will introduce correction error due to Segmentation errors or effects not taken into account in the PSF estimate.
  • R, (w) will denote an ROI containing the n voxels of ranks g, ( ⁇ (x), ⁇ (x), ⁇ (x)) the smallest among all the voxels of D 1 or a part of these voxels.
  • R, (w) may also contain voxels located outside D, but at its periphery.
  • T lk ⁇ which is the concentration of the tracer in the region of interest R 1 for the iteration k and the measurement time ⁇ :
  • ⁇ ⁇ , s h ' k the ROI containing at iteration k the n, ⁇ k voxels having the voxels x of the lowest rank among all the voxels of D 1 excluding the voxels belonging to the together S ,, k-
  • be an elementary modification of the number of voxels of the regions of interest R 1 and let ⁇ k be a set of possible elementary modifications to the iteration k.
  • ' tk ⁇ ° pt be the ROI defined at the iteration k for the optimization of the region n of interest R 1 for the frame ⁇ op t, containing ⁇ ⁇ ' voxels and excluding the voxels of
  • ⁇ x, Tm ⁇ s be the variance of the noise at voxel x at time ⁇ me s- This variance can be determined as a function of the image reconstruction algorithm and possibly of the Voxel x TEP signal at time ⁇ me s-
  • ⁇ i, v , ⁇ _ be the average tracer concentration measured in the region
  • the GTM method provides an upper bound of the variance ⁇ l k, ⁇ o l, ⁇ ⁇ of the error due to the noise made on the estimate of ⁇ ⁇ , k, ⁇ ,: where ⁇ k, ⁇ op ⁇ is the GTM matrix calculated at the iteration k for the estimation of ⁇ ⁇ ⁇ I -
  • hmn be a threshold below which V ⁇ , v , ⁇ j 1 ⁇ 7 ⁇ r i ⁇ , ⁇ 7 is judged
  • Step 28 corresponds to the initialization of the loop.
  • the regions of interest R j are initialized by R ⁇ , s ° * ° ", where" Î;O; V > 2 and where S ,, o is an empty set.
  • step 30 determining a set ⁇ k of possible elementary modifications ⁇ possible of ⁇ j * k ', ⁇
  • step 32 for ut ⁇ e ⁇ , fc "ll ⁇ i ⁇ IW is calculated, > ⁇ opt, ⁇ mes ⁇ fl ⁇ i ⁇ I and
  • step 36 the elementary modification ⁇ op t is chosen which gives an estimate of the tracer concentration closest to the tracer concentrations estimated at the previous iterations:
  • step 38 the criterion h corresponding to ⁇ opt is compared with h r
  • step 40 we apply the elementary modification ⁇ opt at R 1 and S 1 (step 40) and the next iteration k + 1 is set back to step 30.
  • step 44 the estimation of the true tracer concentration T 1 in the spatial domains D 1 is thus obtained in step 44.
  • step 46 the final size of these regions of interest (step 46) is also obtained, which makes it possible to optimize the parameters of the method.
  • the method comprises various parameters determining the order in which the voxels will be aggregated to the ROIs.
  • these parameters we find the A 1 , the functions ⁇ (x), ⁇ (x), ⁇ (x) and g, ( ⁇ (x), ⁇ (x), ⁇ (x), A 1 , S 1 ).
  • the optimization process makes a compromise between noise estimation errors and estimation errors arising from effects such as segmentation errors and physiological movements.
  • the final size of the R j is therefore an indicator of:
  • the final size of the R j is therefore an indicator of the quality of the choice of A 1 , the functions ⁇ (x), ⁇ (x), ⁇ (x) and g, ( ⁇ (x ), ⁇ (x), ⁇ (x), A 1 , S 1 ).
  • the Ds are defined as the spatial domains delimited by the segmentation using a method based on the local mean analysis (LMA) proposed by Maroy et al. in the article "Segmentation of Rodent Whole-Body Dynamic PET Images: An Unsupervised Method Based on Voxel Dynamics," IEEE Trans. Med. Imaging, 2008; - ⁇ , is the set of voxels xe D 1 extracted during the extraction step of local minima of the image p 2 measuring each voxel p the homogeneity of the concentration of the tracer in the neighborhood of p;
  • LMA local mean analysis
  • ⁇ (x) is the order of voxels sorted by increasing x 2 ;
  • S 1 is the elementary modification which consists in adding d, voxels to the region of interest R,
  • - ⁇ op t is the frame for which we optimize the ⁇ 1 ⁇ ; ⁇ 7 and ⁇ mes is a frame where we estimate the ⁇ i ⁇ * ⁇ / ;
  • the algorithm is the following.
  • fc L ,, W, te., _ L_ ffJM , ⁇ Z ⁇ ⁇ m , and
  • mice injected with xenografts of peritoneal human tumors.
  • the mice received an injection of Fluoro-thymidine (18F-FLT), immediately followed by a PET scan of 5400 min consisting of 18 time frames (five one-minute frames, five two-minute frames, three five-minute frames, three ten-minute frames, and two fifteen-minute frames).
  • the images were reconstructed using the OSEM method with voxels of 0.5x0.5x0.8 mm 3 .
  • Mice were sacrificed immediately after acquisition, and tracer concentration was counted in the organs removed. This concentration counted in the organs served as a "gold standard" for the concentration estimated at the end of the acquisition.
  • the PET images were segmented using the LMA method (Figure 7A for simulation and Figure 7B for experimental data).
  • the estimation of the tracer concentration in the organs is carried out according to three methods:
  • LMA-GTM partial volume correction performed by the method proposed in the embodiment of the present invention
  • FIGS 8A and 8B show examples of temporal variation in tracer concentration (TACs) estimated for simulations ( Figure 8A) and for experimental data ( Figure 8B).
  • TACs tracer concentration
  • Figures 9A and 9B show that the LMA-GTM method significantly improves the measurement accuracy (the p-value is less than 10 ⁇ 5 for both the simulations and the experimental data) and that the process
  • Figure 10A shows the ARC obtained by the three methods on the simulation images for each organ.
  • the ARC varies between 94% ⁇ 5% and 99.3% ⁇ 1% for all organs except for small organs, such as the thalamus and thyroid, and the pancreas because of its form.
  • the accuracy obtained using the LMA-GTM method is better than that obtained by calculating the average TAC and by the GTM method, and with a p-value less than 10 ⁇ 5 for all the organs.
  • the ETR ( Figure 11B) was less than 10% for the LMA-GTM process for all organs. In both cases, the LMA-GTM process achieves better results than the GTM process (p-value less than 0.002). For brain studies, GTM is considered as one or even the reference method for correcting the partial volume effect in PET images.
  • the LMA-GTM process shows great potential for such studies, but also probably for studies in humans, in whole body or brain imaging. Indeed, the LMA-GTM process:
  • the invention therefore proposes a method for reliably and accurately estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures by optimally defining the regions of interest in which the tracer concentration is measured.

Abstract

The invention relates to a method for estimating the concentration of a tracer in a tissue structure assembly including at least one tissue structure, from a measurement image of the tracer concentration in said tissue structure assembly, which is obtained by an imaging apparatus, wherein said image includes at least one space domain inside which the tracer concentration is homogenous and at least one region of interest in which the tracer concentration is measured. The method includes the following steps: determining a geometric transfer matrix having coefficients representative of the contribution of the space domains in the measurement of the tracer concentration in the regions of interest; optimising the coefficient of the geometric transfer matrix by defining the best regions of interest in terms of errors in order to measure the tracer concentration, the definition of the regions of interest being carried out according to an iterative loop that includes the following steps upon each iteration: modifying the regions of interest, and calculating the coefficients of the geometric transfer matrix from the modified regions of interest; selecting an optimised geometric transfer matrix among the calculated geometric transfer matrices; and estimating the tracer concentration from the optimised geometric transfer matrix.

Description

Procédé d'estimation de la concentration d'un traceur dans un ensemble de structures tissulaires, support d'information et dispositif correspondants Method for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures, corresponding information medium and device
La présente invention concerne un procédé d'estimation de la concentration d'un traceur dans un ensemble de structures tissulaires comprenant au moins une structure tissulaire à partir d'une image de mesure de la concentration du traceur dans ledit ensemble de structures tissulaires obtenue par un appareil d'imagerie, l'image comprenant au moins un domaine spatial à l'intérieur duquel la concentration du traceur est homogène et au moins une région d'intérêt à l'intérieur de laquelle la concentration du traceur est mesurée. L'imagerie moléculaire in vivo permet de mesurer des paramètres biochimiques et pharmacologiques locaux de manière non invasive dans des animaux et êtres humains intacts. L'imagerie moléculaire englobe des techniques nucléaires, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et des techniques optiques. Parmi les techniques nucléaires, la tomographie par émission de positrons (TEP) est la technique la plus sensible et la seule à offrir des mesures quantitatives.The present invention relates to a method for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures comprising at least one tissue structure from an image for measuring the tracer concentration in said set of tissue structures obtained by a imaging apparatus, the image comprising at least one spatial domain within which the tracer concentration is homogeneous and at least one region of interest within which the tracer concentration is measured. In vivo molecular imaging allows non-invasive local biochemical and pharmacological parameters to be measured in intact animals and humans. Molecular imaging encompasses nuclear techniques, magnetic resonance imaging (MRI) and optical techniques. Among the nuclear techniques, positron emission tomography (PET) is the most sensitive technique and the only one to offer quantitative measurements.
La quantification des mesures avec la TEP pour l'étude d'un médicament nécessite l'injection intraveineuse d'un traceur radioactif adapté à l'étude de ce médicament. Une image de la distribution du traceur est alors reconstruite. Les courbes d'activité temporelle (TAC pour Time Activity Curve), c'est-à-dire les variations de la concentration du traceur à l'intérieur d'un élément de volume, sont également fortement corrélées spatialement du fait non seulement du procédé de reconstruction mais également de l'existence de régions physiologiques qui répondent au traceur de façon identique, régions qui peuvent être appelées des pharmaco-organes.Quantifying measurements with PET for the study of a drug requires the intravenous injection of a radioactive tracer suitable for the study of this drug. An image of the tracer distribution is then reconstructed. Time Activity Curve (TAC), that is, changes in tracer concentration within a volume element, are also strongly spatially correlated not only because of reconstruction but also the existence of physiological regions that respond to the tracer identically, regions that can be called pharmaco-organs.
Le post-traitement de l'image TEP requiert en général trois étapes pour accéder au paramètre pharmacologique. Tout d'abord, des régions d'intérêt (ROI pour Région Of Interest) délimitant les organes, plus précisément les organes pharmacocinétiques, doivent être définis soit sur l'image TEP soit sur une image de modalité haute résolution mise en correspondance point à point avec l'image TEP. Ensuite, les TACs des pharmaco-organes doivent être extraites et éventuellement corrigées pour compenser la résolution spatiale limitée de la TEP. Enfin, un modèle physiologique peut être défini, sur la base des TACs et de la concentration du traceur dans le plasma, permettant le calcul des paramètres pharmacologiques intéressants pour le biologiste. Une délinéation précise des ROIs est nécessaire afin d'extraire des TACs pertinentes.Post-treatment of the PET image generally requires three steps to access the pharmacological parameter. First, regions of interest (ROI for Region Of Interest) delimiting the organs, more precisely the pharmacokinetic organs, must be defined either on the PET image or on a high-resolution image point-to-point correspondence with the PET image. Then, the TACs of the pharmaco-organs must be extracted and possibly corrected to compensate for the limited spatial resolution of PET. Finally, a physiological model can be defined, based on the TACs and the concentration of the tracer in the plasma, allowing the calculation of the pharmacological parameters of interest to the biologist. Accurate delineation of ROIs is required to extract relevant TACs.
Cependant, la quantification des TACs est entravée par la résolution limitée du système TEP, résultant en ce que l'on appelle l'effet de volume partiel (PVE pour Partial Volume Effect).However, the quantification of TACs is hampered by the limited resolution of the PET system, resulting in the so-called Partial Volume Effect (PVE).
On connaît un procédé par matrice de transfert géométrique (GTM pour Géométrie Matrix Transfer) permettant de corriger le PVE de manière efficace. Ce procédé nécessite la donnée de l'image TEP d'une part, et d'autre part de domaines spatiaux délinéant les organes fonctionnels, de régions d'intérêt au sein desquelles les TACs moyennes des organes fonctionnels seront calculées et d'un modèle de résolution de l'imageur TEP.A geometrical transfer matrix (GTM) method is known for efficiently correcting the EVP. This method requires the PET image data on one hand, and on the other hand spatial domains delineating the functional organs, regions of interest in which the average TACs of the functional organs will be calculated and a model of resolution of the PET imager.
Cependant, ce procédé GTM est très sensible non seulement aux erreurs de délinéation desdits domaines spatiaux et aux artefacts de reconstruction de l'image, mais également aux effets de lissage de l'image dus à des mouvements physiologiques périodiques, tels que les battements du cœur ou encore les mouvements respiratoires.However, this GTM process is very sensitive not only to delineation errors of said spatial domains and image reconstruction artifacts, but also to image smoothing effects due to periodic physiological motions, such as heartbeat. or breathing movements.
L'invention a pour but de proposer un procédé permettant de limiter l'impact des effets dus aux erreurs de segmentation, aux artefacts de reconstruction de l'image et aux mouvements physiologiques sur l'efficacité du procédé GTM afin d'obtenir des TACs présentant le moins de biais avec la plus faible incertitude due au bruit.The aim of the invention is to propose a method for limiting the impact of effects due to segmentation errors, image reconstruction artifacts and physiological movements on the efficiency of the GTM process in order to obtain TACs presenting the least bias with the lowest noise uncertainty.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - détermination d'une matrice de transfert géométrique dont les coefficients sont représentatifs de la contribution des domaines spatiaux à la mesure de la concentration du traceur dans les régions d'intérêt ;For this purpose, the object of the invention is a process of the aforementioned type, characterized in that it comprises the following steps: - determination of a geometric transfer matrix whose coefficients are representative of the contribution of the spatial domains to the measurement the tracer concentration in the regions of interest;
- optimisation des coefficients de la matrice de transfert géométrique par délimitation des régions d'intérêt les meilleures en termes d'erreurs pour mesurer la concentration du traceur, la délimitation des régions d'intérêt étant réalisée suivant une boucle itérative comprenant à chaque itération les étapes suivantes : - modification des régions d'intérêt ; et - calcul des coefficients de la matrice de transfert géométrique à partir des régions d'intérêt modifiées ;optimization of the coefficients of the geometric transfer matrix by delimitation of the regions of best interest in terms of errors to measure the concentration of the tracer, the delimitation of the regions of interest being carried out according to an iterative loop comprising at each iteration the steps following: - modification of regions of interest; and calculating the coefficients of the geometric transfer matrix from the modified regions of interest;
- choix d'une matrice de transfert géométrique optimisée parmi les matrices de transfert géométrique calculées ; et - estimation de la concentration du traceur à partir de la matrice de transfert géométrique optimisée.selecting an optimized geometric transfer matrix from the calculated geometric transfer matrices; and - estimating the tracer concentration from the optimized geometric transfer matrix.
Le procédé selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :The method according to the invention may comprise one or more of the following characteristics:
- l'étape de modification des régions d'intérêt comprend l'ajout et/ou l'exclusion d'au moins un élément d'image ;the step of modifying the regions of interest comprises adding and / or excluding at least one picture element;
- la boucle itérative pour la délimitation des régions d'intérêt comprend, pour chaque itération, les étapes suivantes :the iterative loop for the delimitation of the regions of interest comprises, for each iteration, the following steps:
- détermination d'un ensemble de modifications élémentaires consistant chacune à ajouter au moins un élément d'image aux régions d'intérêt ; - estimation, pour chaque modification élémentaire, de la concentration du traceur dans les régions d'intérêt modifiées par la modification élémentaire ;determining a set of elementary modifications each consisting in adding at least one image element to the regions of interest; - estimating, for each elementary modification, the concentration of the tracer in the regions of interest modified by the elementary modification;
- évaluation, pour chaque modification élémentaire, d'un critère permettant de comparer la concentration du traceur estimée avec les concentrations du traceur estimées à au moins une itération précédente ; - choix de la modification élémentaire donnant une estimation de la concentration du traceur la plus proche des concentrations du traceur estimées aux itérations précédentes ;- evaluating, for each elementary modification, a criterion making it possible to compare the estimated tracer concentration with the tracer concentrations estimated at at least one previous iteration; - choice of the elementary modification giving an estimate of the tracer concentration closest to tracer concentrations estimated at previous iterations;
- comparaison du critère correspondant à la modification élémentaire choisie avec un seuil prédéterminé ; et - application ou non de la modification élémentaire choisie ou arrêt de la boucle itérative en fonction du résultat de la comparaison du critère avec le seuil ;comparing the criterion corresponding to the elementary modification chosen with a predetermined threshold; and - application or not of the chosen elementary modification or stop of the iterative loop as a function of the result of the comparison of the criterion with the threshold;
- le procédé comprend une étape d'ordonnancement des éléments d'image dans chaque domaine spatial en fonction de critères d'ordre permettant d'évaluer leur risque d'introduire des erreurs non dues au bruit dans l'estimation de la concentration du traceur ;the method comprises a step of scheduling the image elements in each spatial domain according to order criteria making it possible to evaluate their risk of introducing non-noise errors in the estimation of the tracer concentration;
- les critères d'ordre comprennent l'un au moins parmi un premier critère permettant de définir si la concentration contenue dans l'élément d'image provient d'un seul ou de plusieurs domaines spatiaux différents, un deuxième critère permettant de définir si l'élément d'image participe au calcul des éléments non diagonaux de la matrice de transfert géométrique, et un troisième critère permettant de définir si l'élément d'image est fiable pour l'estimation de la concentration du traceur ; - le premier critère permet de mesurer l'homogénéité de la concentration du traceur dans le voisinage de l'élément d'image, le deuxième critère permet de mesurer la contribution des domaines spatiaux à la mesure de la concentration du traceur dans l'élément d'image, et le troisième critère est issu d'un atlas probabiliste ; - la boucle itérative pour la délimitation des régions d'intérêt est réalisée suivant l'ordre des éléments d'image obtenu à l'étape d'ordonnancement ;the order criteria include at least one of a first criterion for defining whether the concentration contained in the picture element originates from one or more different spatial domains, a second criterion defining whether the image element participates in computing the non-diagonal elements of the geometric transfer matrix, and a third criterion for defining whether the pixel is reliable for estimating the tracer concentration; the first criterion makes it possible to measure the homogeneity of the concentration of the tracer in the neighborhood of the image element, the second criterion makes it possible to measure the contribution of the spatial domains to the measurement of the concentration of the tracer in the element of image, and the third criterion comes from a probabilistic atlas; the iterative loop for the delimitation of the regions of interest is carried out according to the order of the pixels obtained in the scheduling step;
- le procédé comprend une étape d'estimation de la fonction d'étalement du point de l'appareil d'imagerie en tout point du champ de vue de l'appareil d'imagerie ; - l'étape d'estimation de la fonction d'étalement du point comprend les étapes suivantes :the method comprises a step of estimating the spreading function of the point of the imaging apparatus at any point in the field of view of the imaging apparatus; the step of estimating the spreading function of the point comprises the following steps:
- mesure de la fonction d'étalement du point en plusieurs points du champ de vue ; etmeasuring the spreading function of the point at several points of the field of view; and
- interpolation et/ou extrapolation des mesures obtenues ; - le procédé comprend une étape d'estimation d'une fonction d'étalement de région pour chaque domaine spatial par convolution de la fonction d'étalement du point avec chaque domaine spatial ;- interpolation and / or extrapolation of the measurements obtained; the method comprises a step of estimating a region spreading function for each spatial domain by convolution of the point spreading function with each spatial domain;
- le procédé comprend une étape de calcul de la taille des régions d'intérêt ;the method comprises a step of calculating the size of the regions of interest;
- le procédé comprend une étape de délimitation des domaines spatiaux de manière à obtenir des régions d'intérêt de taille maximale ;the method comprises a step of delimiting the spatial domains so as to obtain regions of interest of maximum size;
- le procédé comprend une étape d'optimisation des critères d'ordre de manière à obtenir des régions d'intérêt de taille maximale ;the method comprises a step of optimizing the order criteria so as to obtain regions of interest of maximum size;
- l'image de mesure de la concentration du traceur dans la structure tissulaire est une séquence d'images tridimensionnelles mises en correspondance et comprenant au moins une image tridimensionnelle, et les éléments d'image sont des voxels ; etthe measurement image of the tracer concentration in the tissue structure is a sequence of three-dimensional images mapped and comprising at least one three-dimensional image, and the image elements are voxels; and
- l'image tridimensionnelle est obtenue par tomographie par émission de positrons. L'invention a également pour objet un support d'information comprenant un code pour estimer la concentration d'un traceur dans un ensemble de structures tissulaires comprenant au moins une structure tissulaire à partir d'une image de mesure de la concentration du traceur dans ledit ensemble de structures tissulaires obtenue par un appareil d'imagerie, l'image comprenant au moins un domaine spatial à l'intérieur duquel la concentration du traceur est homogène et au moins une région d'intérêt à l'intérieur de laquelle la concentration du traceur est mesurée, caractérisé en ce que le code comprend des instructions pour :the three-dimensional image is obtained by positron emission tomography. The invention also relates to an information carrier comprising a code for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures comprising at least one tissue structure from an image for measuring the concentration of the tracer in said set of tissue structures obtained by an imaging apparatus, the image comprising at least one spatial domain within which the tracer concentration is homogeneous and at least one region of interest within which the tracer concentration is measured, characterized in that the code comprises instructions for:
- déterminer une matrice de transfert géométrique dont les coefficients sont représentatifs de la contribution des domaines spatiaux à la mesure de la concentration du traceur dans les régions d'intérêt ;determining a geometric transfer matrix whose coefficients are representative of the contribution of the spatial domains to the measurement of the tracer concentration in the regions of interest;
- optimiser les coefficients de la matrice de transfert géométrique par délimitation des régions d'intérêt les meilleures en termes d'erreurs pour mesurer la concentration du traceur, la délimitation des régions d'intérêt étant réalisée suivant une boucle itérative comprenant à chaque itération les étapes suivantes :optimizing the coefficients of the geometric transfer matrix by delimiting the regions of best interest in terms of errors for measuring the tracer concentration, the delimitation of the regions of interest being carried out according to an iterative loop comprising at each iteration the steps following:
- modification des régions d'intérêt ; et- modification of regions of interest; and
- calcul des coefficients de la matrice de transfert géométrique à partir des régions d'intérêt modifiées ;calculating the coefficients of the geometric transfer matrix from the modified regions of interest;
- choisir une matrice de transfert géométrique optimisée parmi les matrices de transfert géométrique calculées ; etselecting an optimized geometric transfer matrix from the calculated geometric transfer matrices; and
- estimer la concentration du traceur à partir de la matrice de transfert géométrique optimisée, lorsqu'il est exécuté par un système de traitement de données. L'invention a en outre pour objet un dispositif destiné à estimer la concentration d'un traceur dans un ensemble de structures tissulaires comprenant au moins une structure tissulaire à partir d'une image de mesure de la concentration du traceur dans ledit ensemble de structures tissulaires obtenue par un appareil d'imagerie, l'image comprenant au moins un domaine spatial à l'intérieur duquel la concentration du traceur est homogène et au moins une région d'intérêt à l'intérieur de laquelle la concentration du traceur est mesurée, caractérisé en ce qu'il comprend :- estimate the tracer concentration from the optimized geometric transfer matrix, when executed by a data processing system. The invention further relates to a device for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures comprising at least one tissue structure from an image for measuring the tracer concentration in said set of tissue structures. obtained by an imaging apparatus, the image comprising at least one spatial domain within which the tracer concentration is homogeneous and at least one region of interest within which the tracer concentration is measured, characterized in that it comprises:
- un appareil d'imagerie ; et- an imaging device; and
- un système de traitement de données comprenant : - des moyens pour déterminer une matrice de transfert géométrique dont les coefficients sont représentatifs de la contribution des domaines spatiaux à la mesure de la concentration du traceur dans les régions d'intérêt ;a data processing system comprising: means for determining a geometric transfer matrix whose coefficients are representative of the contribution of the spatial domains to the measurement of the concentration of the tracer in the regions of interest;
- des moyens pour optimiser les coefficients de la matrice de transfert géométrique par délimitation des régions d'intérêt les meilleures en termes d'erreurs pour mesurer la concentration du traceur, la délimitation des régions d'intérêt étant réalisée suivant une boucle itérative comprenant à chaque itération les étapes suivantes :means for optimizing the coefficients of the geometric transfer matrix by delimiting the regions of best interest in terms of errors for measuring the tracer concentration, the delimitation of the regions of interest being carried out according to an iterative loop comprising at each iteration the following steps:
- modification des régions d'intérêt ; et - calcul des coefficients de la matrice de transfert géométrique à partir des régions d'intérêt modifiées ;- modification of regions of interest; and calculating the coefficients of the geometric transfer matrix from the modified regions of interest;
- des moyens pour choisir une matrice de transfert géométrique optimisée parmi les matrices de transfert géométrique calculées ; etmeans for selecting an optimized geometric transfer matrix from the calculated geometric transfer matrices; and
- des moyens pour estimer la concentration du traceur à partir de la matrice de transfert géométrique optimisée.means for estimating the tracer concentration from the optimized geometric transfer matrix.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which:
- la Figure 1 est un organigramme représentant les deux phases principales du procédé selon l'invention ;- Figure 1 is a flow chart showing the two main phases of the method according to the invention;
- la Figure 2 est un schéma illustrant l'image TEP d'une souris ;FIG. 2 is a diagram illustrating the PET image of a mouse;
- la Figure 3 est un organigramme représentant les étapes du procédé selon l'invention ;FIG. 3 is a flowchart representing the steps of the method according to the invention;
- les Figures 4 et 5 sont des coupes respectivement transaxiale et longitudinale du champ de vue du scanner TEP ;FIGS. 4 and 5 are respectively transaxial and longitudinal sections of the field of view of the PET scanner;
- la Figure 6 est un organigramme représentant plus en détail l'étape de délimitation des régions d'intérêt ; etFigure 6 is a flowchart showing in more detail the step of delimiting the regions of interest; and
- les Figures 7A à 11 B sont des schémas présentant les résultats obtenus avec un exemple de réalisation du procédé selon l'invention. La présente invention se base sur le procédé par matrice de transfert géométrique (GTM) de correction de l'effet de volume partiel (PVE) proposé par Rousset et al. dans l'article « Correction for Partial Volume Effects in PET : Principle and Validation », The Journal of Nuclear Medicine, 1998, Vol. 39, No. 5, pages 904 à 911 , et implémenté dans l'espace image par Frouin et al. dans l'article « Correction of Partial-Volume Effect for PET Striatal Imaging : Fast Implementation and Study of Robustness », The Journal of Nuclear Medicine, 2002, Vol. 43, No. 12, pages 1715 à 1726. Le but du procédé GTM est de retrouver la vraie concentration T1 du traceur au sein de domaines spatiaux D1. Les détails du procédé GTM peuvent être trouvés dans l'article de Rousset et al. précité, mais les principes en sont présentés ici afin de mettre en avant les caractéristiques de la présente invention. Le procédé selon l'invention a pour but d'optimiser les paramètres de calcul de la vraie concentration T, du traceur en limitant les effets dus aux erreurs de segmentation, aux artefacts de reconstruction de l'image et aux mouvements physiologiques.FIGS. 7A to 11B are diagrams showing the results obtained with an exemplary embodiment of the method according to the invention. The present invention is based on the geometric transfer matrix (GTM) method of correction of the partial volume effect (PVE) proposed by Rousset et al. in the article "Correction for Partial Volume Effects in PET: Principle and Validation," The Journal of Nuclear Medicine, 1998, Vol. 39, No. 5, pages 904 to 911, and implemented in the image space by Frouin et al. in the article "Correction of Partial-Volume Effect for Striatal Imaging PET: Fast Implementation and Study of Robustness", The Journal of Nuclear Medicine, 2002, Vol. 43, No. 12, pages 1715 to 1726. The purpose of the GTM process is to find the true tracer concentration T 1 within spatial domains D 1 . Details of the GTM process can be found in the article by Rousset et al. above, but the principles are presented here in order to highlight the features of the present invention. The method according to the invention aims to optimize the calculation parameters of the true concentration T, the tracer by limiting the effects due to segmentation errors, image reconstruction artifacts and physiological movements.
Comme représenté sur la Figure 1 , le procédé selon l'invention comprend deux phases principales : - une première phase 10 destinée à choisir la fonction de réponse du scanner TEP de manière adéquate ; etAs shown in FIG. 1, the method according to the invention comprises two main phases: a first phase intended to choose the response function of the PET scanner in an adequate manner; and
- une deuxième phase 12 destinée à choisir les régions d'intérêt optimales pour l'estimation de la vraie concentration T1 du traceur.a second phase 12 intended to select the optimal regions of interest for estimating the true concentration T 1 of the tracer.
En référence à la Figure 2, l'image TEP est une image tridimensionnelle formée d'un ensemble de voxels X(x,y,z) chacun caractérisé par une concentration de traceur A(x,y,z), cette concentration étant susceptible de varier au cours du temps.With reference to FIG. 2, the PET image is a three-dimensional image formed of a set of voxels X (x, y, z) each characterized by a concentration of tracer A (x, y, z), this concentration being susceptible to vary over time.
L'image TEP est supposée être composée de I domaines spatiaux homogènes λPihii en termes de concentration de traceur. Chaque domaine spatial D1 a une vraie concentration de traceur notée T1.The PET image is assumed to be composed of I homogeneous spatial domains λPih i i in terms of tracer concentration. Each space domain D 1 has a true tracer concentration denoted T 1 .
Une concentration de traceur if/j1<; KJ est mesurée dans l'image TEP auA concentration of tracer if / j 1 <; KJ is measured in the PET image at
sein de régions d'intérêt (ROI) IR7 |1≤7≤J .within regions of interest (ROI) IR 7 | 1≤7≤J .
Pour des raisons de clarté de l'explication, nous considérerons dans la suite que chaque ROI est incluse dans le domaine spatial correspondant et que leur nombre sont égaux : J = I. En variante, J est différent de I, avec de préférence J > I pour que le procédé GTM permette de retrouver la vraie concentration T, du traceur.For reasons of clarity of the explanation, we will consider in the following that each ROI is included in the corresponding spatial domain and that their number are equal: J = I. Alternatively, J is different from I, preferably with J> I, so that the GTM process makes it possible to recover the true concentration T, of the tracer.
La concentration de traceur mesurée tj dans une région d'intérêt Rj, de volume Vj, peut être exprimée comme une combinaison linéaire des concentrations du traceur Vz Ji<?</ dans les différents domaines spatiaux :
Figure imgf000010_0001
où RSF,(x) est la contribution du domaine spatial D1 à la mesure TEP de la concentration du traceur dans le voxel x.
The tracer concentration measured t j in a region of interest R j, volume V j, can be expressed as a linear combination of the concentrations of the tracer V z Ji <? < / in the different spatial domains:
Figure imgf000010_0001
where RSF, (x) is the contribution of the spatial domain D 1 to the PET measurement of tracer concentration in voxel x.
Cette équation peut être réécrite sous forme matricielle : t = W.T (2) où t est le vecteur des mesures TEP de concentration du traceur moyennées dans les ROIs Rj, T est le vecteur des vraies concentrations du traceur dans les domaines spatiaux D, et W est la matrice de transfert géométriqueThis equation can be rewritten in matrix form: t = WT (2) where t is the vector of tracer concentration PET measurements averaged in ROIs R j , T is the vector of true tracer concentrations in D space domains, and W is the geometric transfer matrix
(GTM) I x J entre les domaines spatiaux IA Ji≤z≤/ et les ROIs Wj iι≤J≤J . Les coefficients wu de la matrice W sont égaux à : w ;.J = ^r \ RSFXx)CbC (3)(GTM) I x J between the spatial domains IA Ji ≤z≤ / and the ROIs Wj i ι≤J≤J . The coefficients w u of the matrix W are equal to: w; J = ^ r \ RSFXx) CbC (3)
V V J R,V V J R,
La vraie concentration du traceur peut alors être calculée comme : T = W"1.t (4)The true tracer concentration can then be calculated as: T = W "1 .t (4)
Comme illustré sur la Figure 3, une étape initiale 14 de la phase 12 du procédé selon l'invention consiste à délimiter les domaines spatiaux D1.As illustrated in FIG. 3, an initial step 14 of phase 12 of the method according to the invention consists in delimiting the spatial domains D 1 .
L'utilisateur est libre de délimiter les D1 comme il le souhaite, en les traçant manuellement, semi-automatiquement ou automatiquement sur l'image TEP, mais sous la contrainte que chaque domaine spatial D, soit homogène en termes de vraie concentration du traceur, cette concentration pouvant varier au cours du temps dans le cas où l'image TEP contient une information dynamique.The user is free to delimit the D 1s as he wishes, by drawing them manually, semi-automatically or automatically on the PET image, but under the constraint that each spatial domain D is homogeneous in terms of the true concentration of the tracer. this concentration may vary over time in the case where the PET image contains dynamic information.
En variante, les D, sont tracés sur une image provenant d'une autre modalité d'imagerie, telle que NRM nucléaire ou encore le scanner X.Alternatively, the Ds are plotted on an image from another imaging modality, such as nuclear NRM or the X-ray scanner.
Parallèlement, la phase 10 de choix de la fonction de réponse du scanner TEP est mise en œuvre. La fonction de réponse du scanner, ou fonction d'étalement du point (PSF pour Point Spread Function), est de préférence estimée pour que le procédé GTM fonctionne efficacement.In parallel, the phase 10 of choice of the response function of the PET scanner is implemented. The scanner response function, or Point Spread Function (PSF) function, is preferably estimated for the GTM process to work effectively.
En référence aux Figures 4 et 5, la PSF est décomposée dans un système de coordonnées cylindriques (p,θ,z) en :With reference to FIGS. 4 and 5, the PSF is decomposed in a cylindrical coordinate system (p, θ, z) into:
- une composante axiale le long de l'axe z : PSFaxιaie ;an axial component along the z axis: axial PSF;
- une composante radiale dans la direction CX : PSFraCiιaie ; eta radial component in the direction CX: PSF raC iιaie; and
- une composante tangentielle dans la direction XT : PSFtangentιeiie-- a tangential component in the direction XT: PSF your ngentιeiie-
Les composantes PSFaxιaie, PSFradιaιe et PSFtangentιeiie de la PSF peuvent comprendre chacune plusieurs paramètres, par exemple deux variances de deux gaussiennes si la PSF est estimée par deux gaussiennes, ou plusieurs valeurs.PSF components axιa ie, PSF radιa ι e and tan gentιeiie PSF PSF may each comprise several parameters, for example two variances of two Gaussian if the PSF is estimated by two Gaussian, or more values.
Si l'on suppose que la PSF est invariante selon z, il n'est nécessaire de mesurer la PSF que sur le plan transaxial passant par le milieu du scanner TEP.Assuming that PSF is invariant according to z, it is necessary to measure the PSF only on the transaxial plane passing through the middle of the PET scanner.
Selon cette hypothèse, PSFaxιaιe ne varie pas avec la position dans le champ de vue, et de plus PSFradιaie et PSFtangentιeiie sont invariantes selon θ . Il suffit donc de mesurer PSFaxιaιe en un point du champ de vue, et PSFradιaιe et PSFtangentιeiie en plusieurs points de l'axe x.According to this hypothesis, PSF axιa ι e does not vary with position in the field of view, and more radιa ie PSF and PSFT year gentιeiie are invariant under θ. So just measure PSF axιa ι e at a point of view of field and PSF and PSF radιa ι e ta ngentιeiie in several points of the x axis.
Si l'on suppose que la PSF varie lorsqu'on se déplace dans la direction de l'axe du scanner TEP, il est nécessaire de mesurer PSFaxιaιe en plusieurs points de l'axe z, et PSFradιaιe et PSFtangentιeiie en plusieurs points de l'axe x.Assuming that the PSF varies as one moves in the direction of the axis of the PET scanner, it is necessary to measure PSF axιa ι e at several points along the z axis, and PSF radιa ι e and PSF your ngentιeiie in several points of the x axis.
En référence à la Figure 3, une première étape 16 de la phase 10 du procédé selon l'invention consiste à mesurer PSFaxιaιe, PSFradιaιe et PSFtangentιeiie en plusieurs points du champ de vue du scanner TEP.Referring to Figure 3, a first step 16 of the method 10 of the phase according to the invention to measure PSF axιa ι e, PSF radιa ι e and TFTP gentιeiie year at several points the field of view of the PET scanner.
Selon l'invention, la PSF peut avoir une forme paramétrique ou non paramétrique quelconque, ou plus précisément une forme présentant une bonne adéquation avec la forme de PSF générée par le procédé de reconstruction de l'image TEP, et éventuellement également avec l'effet de lissage opéré par les mouvements physiologiques. Si l'image TEP est reconstruite avec modélisation ou compensation de la PSF, la PSF dans le cadre de cette présente invention modélisera les effets résiduels non pris en compte lors de la reconstruction (par exemple si la reconstruction suppose la PSF uniforme dans le champ de vue, alors l'écart pour chaque point ou région du champ de vue entre la PSF uniforme et la PSF réelle sera modélisé). Dans une deuxième étape 18 de la phase 10, on déduit de ces mesures la valeur de PSFaxιaie, PSFraCiιaie et PSFtangentιeiie en tout point du champ de vue par interpolation et/ou par extrapolation, par une méthode au choix de l'utilisateur.According to the invention, the PSF may have any parametric or non-parametric shape, or more precisely a shape having a good match with the PSF form generated by the PET image reconstruction method, and possibly also with the effect smoothing performed by physiological movements. If the PET image is reconstructed with modeling or PSF compensation, the PSF in the context of this invention will model the residual effects not taken into account during the reconstruction (for example if the reconstruction assumes the uniform PSF in the field of view, then the gap for each point or region of the field of view between the uniform PSF and the actual PSF will be modeled). In a second step 18 of the stage 10, is deduced from these measures the value of PSF axιa ie, PSF rac iιaie and PSF your ngentιeiie anywhere in the field of view by interpolation and / or extrapolation, by a method chosen by the user.
Comme vu précédemment, PSFaxiaie ne dépend que de la position sur l'axe z et sera noté PSFaxiaie(z), alors que PSFraCiιaie et PSFtangentιeiie ne dépendent que de p et seront donc notées PSFradιaιe(p) et PSFtangentιeiie(p)-As seen previously, PSF axi aie depends only on the position on the z axis and will be noted PSF axi a (z), while PSF raC iιaie and PSF ta ngénieie only depend on p and will therefore be noted PSF radιa ι e (p) and PSF tan gentïeiie (p) -
A l'étape 20 du procédé selon l'invention, on estime la RSF,(x) en tout point du champ de vue.In step 20 of the method according to the invention, the RSF is estimated (x) at any point in the field of view.
Cette estimation est obtenue par convolution du masque de convolution correspondant à la PSF avec les voxels du domaine spatial D1.This estimate is obtained by convolution of the convolution mask corresponding to the PSF with the voxels of the spatial domain D 1 .
Le masque de convolution correspondant à la PSF du scanner TEP est obtenu de la façon suivante :The convolution mask corresponding to the PSF of the PET scanner is obtained as follows:
Soient C = (xc,yc) et X = (x,y,z) respectivement les coordonnées de l'axe du scanner et celles d'un voxel situé dans le champ de vue du scanner. Soit δX = (δx,δy,δz) un petit déplacement autour de X.Let C = (x c , y c ) and X = (x, y, z) respectively the coordinates of the scanner axis and those of a voxel located in the field of view of the scanner. Let δX = (δx, δy, δz) a small displacement around X.
La valeur en X + δX du masque de convolution correspondant à la PSF en X est donnée par :The value in X + δX of the convolution mask corresponding to the PSF in X is given by:
PSFx y z(&,δy,δz) = f(δr,PSFn^(j)),a,PSF^sen^(j)),z,PSFaaale(<z)) (5)PSF xyz (&, δy, δz) = f (δr, PSF n ((j)), a, PSF ^ sen ((j)), z, PSF aa ( ( z)) (5)
OÙ δr = âccosθ + δysinθ , â = -&sïnθ + δycosθ ,Where δr = accosθ + δysinθ, = = - & sinθ + δycosθ,
Figure imgf000012_0001
et f est la fonction représentant l'allure de la PSF. RSF,(x) est obte n u e e n a p p l i q u a nt l e m asq u e d e co nvo l u tion
Figure imgf000012_0001
and f is the function representing the pace of the PSF. RSF, (x) is obtained in the same way as the co nvo lution
PSFx y z{&c,δy,δz) au masque de D1. Ce lissage est non homogène et reproduit les effets produits par l'acquisition et la reconstruction de l'image.PSF xyz {& c, δy, δz) to the mask of D 1 . This smoothing is non-homogeneous and reproduces the effects produced by the acquisition and reconstruction of the image.
On définit parallèlement, à l'étape 22, un ensemble Λ, de voxels dont l'activité mesurée dans leur voisinage est représentative de la concentration de traceur dans le domaine spatial D,. Ces voxels peuvent être déterminés de manière automatique ou de manière manuelle. On définit également S, comme un ensemble de voxels à exclure des régions d'intérêt Rj.In step 22, a set Λ of voxels whose activity measured in their neighborhood is representative of the concentration of tracer in the spatial domain D 1 is defined in parallel. These voxels can be determined automatically or manually. We also define S as a set of voxels to exclude regions of interest R j .
Un ordonnancement des voxels dans chaque domaine spatial D, est alors réalisé à l'étape 24 selon le principe suivant. Au moins un voxel x e D, est affecté par les effets qui lissent les imagesA scheduling of voxels in each spatial domain D is then performed in step 24 according to the following principle. At least one voxel x e D, is affected by effects that smooth images
(effet de volume partiel, fraction des tissus dans le voxel, mouvement physiologiques, etc.).(partial volume effect, tissue fraction in the voxel, physiological movement, etc.).
Il est possible de prédire, avec ou sans introduction d'information a priori, dans quelle proportion ce voxel x est affecté par ces effets à partir d'un ou plusieurs critères d'ordre prédéterminés.It is possible to predict, with or without introduction of information a priori, in what proportion this voxel x is affected by these effects from one or more predetermined order criteria.
Parmi ces critères :Among these criteria:
- critère α(x) : le voxel x est affecté par l'effet de volume partiel, la fraction tissulaire ou les mouvements physiologiques périodiques du sujet, ce critère permettant de définir en d'autres termes si l'activité contenue dans le voxel x provient d'un seul ou de plusieurs domaines spatiaux différents ;- criterion α (x): the voxel x is affected by the effect of partial volume, the tissue fraction or the periodic physiological movements of the subject, this criterion making it possible to define in other words if the activity contained in the voxel x comes from one or more different spatial domains;
- critère β(x) : le voxel x participe au calcul des éléments non diagonaux de la matrice W, ce critère pouvant aisément être calculé à partir du calcul des RSFk(x) pour k ≠ i ;- criterion β (x): the voxel x participates in the computation of the non-diagonal elements of the matrix W, this criterion being able to be easily calculated from the computation of the RSF k (x) for k ≠ i;
- critère γ(x) : tout autre critère ou ensemble de critères pouvant aider à discriminer les voxels les plus fiables pour l'estimation de la concentration du traceur (fiabilité de la mesure TEP, homogénéité de réponse au sein d'un même organe, etc.), par exemple issu d'un atlas probabiliste.- criterion γ (x): any other criterion or set of criteria that can help to discriminate the most reliable voxels for the estimation of the tracer concentration (reliability of the PET measurement, homogeneity of response within the same organ, etc.), for example from a probabilistic atlas.
Les critères α(x), β(x) et γ(x) sont définis de telle manière que plus ils sont petits et moins l'agrégation de x à la région d'intérêt R1 va introduire d'erreur de correction due aux erreurs de segmentation ou aux effets non pris en compte dans l'estimation de la PSF.The criteria α (x), β (x) and γ (x) are defined in such a way that the smaller they are, the less the aggregation of x to the region of interest R 1 will introduce correction error due to Segmentation errors or effects not taken into account in the PSF estimate.
Soit g,(α(x), β(x), γ(x), Λh S1) un ordre des voxels x e D1 donnant à x un rang d'autant plus faible que α(x), β(x) et γ(x) sont petits, sous la contrainte que :Let g, (α (x), β (x), γ (x), Λ h S 1 ) be an order of voxels xe D 1 giving x a rank all the smaller as α (x), β (x ) and γ (x) are small, under the constraint that:
(C1 ) Un voxel x e D, de rang n est connecté par des voxels de rang inférieur à l'un des points de Λ, ; et(C1) A voxel x e D, of rank n is connected by voxels of rank lower than one of the points of Λ,; and
(C2) Les voxels y e S1 sont exclus de cet ordre de tri. Dans la suite, R,(w) désignera une ROI contenant les n voxels de rangs g,(α(x), β(x), γ(x)) les plus petits parmi tous les voxels de D1 ou une partie de ces voxels.(C2) voxels ye S 1 are excluded from this sort order. In the following, R, (w) will denote an ROI containing the n voxels of ranks g, (α (x), β (x), γ (x)) the smallest among all the voxels of D 1 or a part of these voxels.
R,(w) peut également contenir des voxels situés en dehors de D, mais à sa périphérie.R, (w) may also contain voxels located outside D, but at its periphery.
L'optimisation automatique des régions d'intérêt Rj est ensuite effectuée à l'étape 26 du procédé selon l'invention suivant une boucle itérative.The automatic optimization of the regions of interest R j is then performed in step 26 of the method according to the invention in an iterative loop.
On définit tout d'abord les paramètres utiles pour l'optimisation automatique des régions d'intérêt Rj. Soit Rj <= Ri , soit T' et T les concentrations du traceur estimées dans les organes respectivement avec R, et avec R1 . Soit T la vraie concentration du traceur. On peut avancer que :Firstly, the parameters useful for the automatic optimization of the regions of interest R j are defined. Let Rj <= Ri, or T 'and T be the concentrations of the tracer estimated in the members respectively with R, and with R 1 . Let T be the true concentration of the tracer. We can say that:
- Les erreurs dues aux erreurs de segmentation sur l'estimation de T en utilisant R, sont moins importantes que celles commises en utilisant R1 . De plus, la matrice de transfert géométrique W estimée en utilisant R, est plus proche de la matrice unité que la matrice de transfert géométrique W estimée en utilisant R, . Le conditionnement de la matrice W est meilleur que celui de W.- Errors due to segmentation errors on the estimation of T using R are less important than those made using R 1 . In addition, the geometric transfer matrix W estimated using R 1 is closer to the unit matrix than the geometric transfer matrix W estimated using R 1. The conditioning of the matrix W is better than that of W.
- Les erreurs dues au bruit commises sur l'estimation de T en utilisant R, sont plus importantes que celles commises en utilisant R, . - II est possible d'estimer Tl k τ, qui est la concentration du traceur dans la région d'intérêt R1 pour l'itération k et le temps de mesure τ :- Noise errors made on estimating T using R, are larger than those made using R,. - It is possible to estimate T lk τ , which is the concentration of the tracer in the region of interest R 1 for the iteration k and the measurement time τ:
- soit en optimisant R1 globalement en intégrant l'information de tous les temps de mesure (dénommés « frames » dans la suite) ;or by optimizing R 1 globally by integrating the information of all the measurement times (referred to as "frames" in the following);
- soit en optimisant R1 séparément pour chaque frame τ ; - soit en optimisant R1 séparément pour chaque frame τopt tout en intégrant également une information provenant des autres frames τmes- Le dernier cas correspond à un cas général dont les deux premiers cas sont des cas particuliers. Nous ne considérerons donc dans la suite que le cas général. n (nι k )or by optimizing R 1 separately for each frame τ; or by optimizing R 1 separately for each frame τ op t while also integrating information from the other frames τ mes - The last case corresponds to a general case, the first two cases being special cases. We will therefore consider in the following only the general case. n ( n ι k)
On définit au préalable κι,sh ' k comme la ROI contenant à l'itération k les n,ιk voxels présentant les voxels x de plus petit rang parmi tous les voxels de D1 à l'exclusion des voxels appartenant à l'ensemble S,,k-We define beforehand κ ι, s h ' k as the ROI containing at iteration k the n, ιk voxels having the voxels x of the lowest rank among all the voxels of D 1 excluding the voxels belonging to the together S ,, k-
Soit δ une modification élémentaire du nombre de voxels des régions d'intérêt R1 et soit Δk un ensemble de modifications élémentaires possibles à l'itération k.Let δ be an elementary modification of the number of voxels of the regions of interest R 1 and let Δ k be a set of possible elementary modifications to the iteration k.
Soit ' t k τ°pt la ROI définie à l'itération k pour l'optimisation de la région n d'intérêt R1 pour la frame τopt, contenant α ^' voxels et excluant les voxels deLet ' tk τ ° pt be the ROI defined at the iteration k for the optimization of the region n of interest R 1 for the frame τ op t, containing α ^' voxels and excluding the voxels of
l'ensemble ι'k'τ° tout en restant conforme à (C1 ) et (C2).the set ι ' k ' τ ° while remaining consistent with (C1) and (C2).
T Soit !'k'T<"" la concentration du traceur que l'on cherche à estimer pour laT ! ' k ' T < "" the concentration of the tracer that is to be estimated for the
frame τopt et soit α-v.^ la concentration du traceur estimée dans ïΛ t^' au temps τmes-frame τ opt and let α -v. ^ the tracer concentration estimated in ïΛ t ^ 'at the time τ m es
Soit σx,Tmβs la variance du bruit au voxel x au temps τmes- Cette variance peut être déterminée en fonction de l'algorithme de reconstruction de l'image et éventuellement du signal TEP mesuré au voxel x au temps τmes-Let σ x, Tmβs be the variance of the noise at voxel x at time τ me s- This variance can be determined as a function of the image reconstruction algorithm and possibly of the Voxel x TEP signal at time τ me s-
Soit ^i,v,τ_ la concentration de traceur moyenne mesurée dans la régionLet ^ i, v , τ _ be the average tracer concentration measured in the region
d'intérêt R1 à l'itération k au temps τmes pour l'estimation de
Figure imgf000015_0001
-
of interest R 1 at the iteration k at time τ mes for the estimation of
Figure imgf000015_0001
-
Sous certaines hypothèses, la variance ζ^k,τop,,τm de l'erreur due au bruit commise sur l'estimation de
Figure imgf000015_0002
Peut également être déterminée à partir de
Under certain assumptions, the variance ζ ^ k , τop ,, τm of the error due to the noise made on the estimate of
Figure imgf000015_0002
P was also determined from
.2.2
<rXlTmB et de »α>v .<r XlTmB and of "α> v .
Connaissant cette erreur, le procédé GTM fournit une borne supérieure de la variance ζlk,τo l,τ^ de l'erreur due au bruit commise sur l'estimation de ^ι,k,τ , :
Figure imgf000016_0001
où ^k,τopι est la matrice GTM calculée à l'itération k pour l'estimation des
Figure imgf000016_0002
} \ι≤ι≤I -
Knowing this error, the GTM method provides an upper bound of the variance ζl k, τo l, τ ^ of the error due to the noise made on the estimate of ^ ι, k, τ,:
Figure imgf000016_0001
where ^ k, τ opι is the GTM matrix calculated at the iteration k for the estimation of
Figure imgf000016_0002
} \ ι≤ι≤I -
Soit
Figure imgf000016_0003
un critère quantitatif évaluant l'écart relativement au bruit entre l'estimation de te.*.w» Lrm ≤r,i≤!</ à l'itération k et les estimations de fc/,v,rmJ1≤/</t l≤r_≤ri≤;≤/ aux itérations précédentes. h prendra des valeurs d'autant plus petites que ψ,,k,τoptmes [≤τ ≤T ι≤i≤I est
Is
Figure imgf000016_0003
a quantitative criterion evaluating the difference in noise between the estimate of te. *. w " L rm ≤r, i ≤! </ at the iteration k and the estimates of fc /, v, r m J 1 un / </ tl≤r _ ≤ri≤; ≤ / at previous iterations. h will be smaller if ψ ,, k, τ opt , τ my [ ≤τ ≤T ι≤i≤I is
différent de fc,v,r_
Figure imgf000016_0004
-
different from fc, v , r_
Figure imgf000016_0004
-
Soit hmιn un seuil en dessous duquel Vα,v,^j1<7 <r i<,<7 est jugéLet hmn be a threshold below which Vα, v , ^ j 1 <7 <r i < , <7 is judged
significativement différent de Ψi,ι,τoptmes \ι<kA≤Tmes ≤TA≤i≤I -significantly different from Ψi, ι, τ opt , τ mes \ ι <kA≤Tmes ≤TA≤i≤I -
L'algorithme de la boucle itérative pour l'optimisation des régions d'intérêt Rj est le suivant (Figure 6). L'étape 28 correspond à l'initialisation de la boucle.The algorithm of the iterative loop for the optimization of the regions of interest R j is as follows (FIG. 6). Step 28 corresponds to the initialization of the loop.
Les régions d'intérêt Rj sont initialisées par Rι,s °" , où «Î;O;V > 2 et où S,,o est un ensemble vide.The regions of interest R j are initialized by R ι, s ° * ° ", where"Î;O; V > 2 and where S ,, o is an empty set.
A chaque itération k, on passe ensuite à une étape 30 de détermination d'un ensemble Δk de modifications élémentaires δ possibles des ψιj* k ',^ |<;</ qui peuvent résulter en l'addition de voxels à une région d'intérêt R1 et/ou en l'addition de voxels à S, et/ou en la modification de A1. A l ' ét a p e 32 , p o u r to u t δ e Δ, on calcule fc"l l≤i≤I W,
Figure imgf000017_0001
>τ opt ,τ mes
Figure imgf000017_0002
< f l ≤ i ≤ I et
At each iteration k, then proceed to a step 30 of determining a set Δ k of possible elementary modifications δ possible of ψιj * k ', ^ | <;</ which can result in the addition of voxels to a region of interest R 1 and / or in the addition of voxels to S, and / or in the modification of A 1 . At step 32, for ut δ e Δ, fc "ll≤i≤IW is calculated,
Figure imgf000017_0001
> τ opt, τ mes
Figure imgf000017_0002
<fl ≤ i ≤ I and
Figure imgf000017_0003
Figure imgf000017_0003
A l'étape 36, on choisit la modification élémentaire δopt qui donne une estimation de la concentration du traceur la plus proche des concentrations du traceur estimées aux itérations précédentes :In step 36, the elementary modification δ op t is chosen which gives an estimate of the tracer concentration closest to the tracer concentrations estimated at the previous iterations:
Figure imgf000017_0004
Figure imgf000017_0004
A l'étape 38, on compare le critère h correspondant à δopt avec hr In step 38, the criterion h corresponding to δ opt is compared with h r
Si , alors on applique la
Figure imgf000017_0005
modification élémentaire δopt aux R1 et à S1 (étape 40) et on passe à l'itération suivante k+1 en revenant à l'étape 30.
If, then we apply the
Figure imgf000017_0005
elementary modification δ opt at R 1 and S 1 (step 40) and the next iteration k + 1 is set back to step 30.
Sinon l'algorithme se termine (étape 42), et on a : )
Figure imgf000017_0006
opt
Otherwise the algorithm ends (step 42), and we have:)
Figure imgf000017_0006
Opt
- I7^V -L≤/ rU-i.v>v {≤,≤/ ; et - I 7 ^ V -L≤ / rU- i .v> v {≤, ≤ / ; and
- I Pf ' Op, \ f≤ ι≤I =k P '2 * 1 ^ ^ A f≤i≤/ ' - I Pf 'Op, \ f ≤ ι≤I = k P' 2 * 1 ^ ^ A f≤i≤ / '
En référence à la Figure 3, on obtient ainsi à l'étape 44 l'estimation de la vraie concentration T1 du traceur dans les domaines spatiaux D1.With reference to FIG. 3, the estimation of the true tracer concentration T 1 in the spatial domains D 1 is thus obtained in step 44.
On obtient également, à partir de l'étape 26 d'optimisation des régions d'intérêt Rj, la taille finale de ces régions d'intérêt (étape 46) qui permet d'optimiser les paramètres du procédé.From the optimization step 26 of the regions of interest R j , the final size of these regions of interest (step 46) is also obtained, which makes it possible to optimize the parameters of the method.
En effet, le procédé comprend divers paramètres déterminant l'ordre dans lequel les voxels vont être agrégés aux ROIs. Parmi ces paramètres, on trouve les A1, les fonctions α(x), β(x), γ(x) et g,(α(x), β(x), γ(x), A1, S1). Le procédé d'optimisation réalise un compromis entre les erreurs d'estimation dues au bruit et les erreurs d'estimation provenant des effets tels que les erreurs de segmentation et les mouvements physiologiques.Indeed, the method comprises various parameters determining the order in which the voxels will be aggregated to the ROIs. Among these parameters, we find the A 1 , the functions α (x), β (x), γ (x) and g, (α (x), β (x), γ (x), A 1 , S 1 ). The optimization process makes a compromise between noise estimation errors and estimation errors arising from effects such as segmentation errors and physiological movements.
Les erreurs dues au bruit ont tendance à décroître quand la taille des ROIs augmente.Noise errors tend to decrease as the size of the ROIs increases.
La taille finale des Rj est donc un indicateur de :The final size of the R j is therefore an indicator of:
- la qualité des D1 ;- the quality of D 1 ;
- l'homogénéité du signal TEP au sein des D1 ; etthe homogeneity of the PET signal within the D 1 ; and
- la qualité des paramètres déterminant l'ordre des voxels. A D, et homogénéité du signal fixes, la taille finale des Rj est donc un indicateur de la qualité du choix des A1, les fonctions α(x), β(x), γ(x) et g,(α(x), β(x), γ(x), A1, S1).the quality of the parameters determining the order of the voxels. AD, and homogeneity of the fixed signal, the final size of the R j is therefore an indicator of the quality of the choice of A 1 , the functions α (x), β (x), γ (x) and g, (α (x ), β (x), γ (x), A 1 , S 1 ).
On peut donc soit :We can either:
- lancer plusieurs optimisations des Rj avec des D1, A1, α(x), β(x), γ(x) et gι(oc(x), β(x), γ(x), A1, S1) différents et choisir les D1, A1, α(x), β(x), γ(x) et g,(α(x), β(x), γ(x), A1, S1) pour lesquels la taille des Rj, ou toute fonction monotone croissante de cette taille ou toute autre fonction évaluant de manière quantitative la qualité de l'estimation des T1, est maximale (étape 48) ;to launch several optimizations of R j with D 1 , A 1 , α (x), β (x), γ (x) and gι (oc (x), β (x), γ (x), A 1 , S 1 ) and choose the D 1 , A 1 , α (x), β (x), γ (x) and g, (α (x), β (x), γ (x), A 1 , S 1 ) for which the size of the R j , or any increasing monotonic function of this size or any other function quantitatively evaluating the quality of the estimation of T 1 , is maximal (step 48);
- donner la taille des Rj, ou la valeur de toute fonction monotone de cette taille ou toute autre fonction évaluant de manière quantitative la qualité de l'estimation des T1, comme indicateur global de la qualité des D1, A1, α(x), β(x), γ(x) et g,(α(x), β(x), γ(x), A1, S1) (étape 50).- give the size of the R j , or the value of any monotonic function of this size or any other function that quantitatively evaluates the quality of the T 1 estimate, as an overall indicator of the quality of the D 1 , A 1 , α (x), β (x), γ (x) and g, (α (x), β (x), γ (x), A 1 , S 1 ) (step 50).
Un exemple de réalisation du procédé selon l'invention est le suivant :An embodiment of the method according to the invention is as follows:
- RSF|(x) est estimée selon la méthode de Frouin et al. ; - J=l et j=i ;- RSF | (x) is estimated according to the method of Frouin et al. ; - J = 1 and j = i;
- les D, sont définis comme les domaines spatiaux délimités par la segmentation en utilisant un procédé basé sur l'analyse de moyennes locales (LMA pour Local Mean Analysis) proposé par Maroy et al. dans l'article « Segmentation of Rodent Whole-Body Dynamic PET Images : An Unsupervised Method Based on Voxel Dynamics », IEEE Trans. Med. Imaging, 2008 ; - Λ, est l'ensemble des voxels x e D1 extraits lors de l'étape d'extraction de minima locaux de l'image âp 2 mesurant à chaque voxel p l'homogénéité de la concentration du traceur dans le voisinage de p ;the Ds are defined as the spatial domains delimited by the segmentation using a method based on the local mean analysis (LMA) proposed by Maroy et al. in the article "Segmentation of Rodent Whole-Body Dynamic PET Images: An Unsupervised Method Based on Voxel Dynamics," IEEE Trans. Med. Imaging, 2008; - Λ, is the set of voxels xe D 1 extracted during the extraction step of local minima of the image p 2 measuring each voxel p the homogeneity of the concentration of the tracer in the neighborhood of p;
- α(x) est l'ordre des voxels triés par âx 2 croissant ;α (x) is the order of voxels sorted by increasing x 2 ;
- β(x) est l'odre des voxels triés par RSF1(X) décroissant ;- β (x) is the order of voxels sorted by RSF 1 (X) decreasing;
- g,(α(x), β(x), γ(x), A1, S1) est l'ordre de x parmi les voxels x e D1 dont les voxels de S1 sont exclus et qui sont triés par (axα2(x)+ (1-a)xβ2(x)) croissant. Dans cet ordre, les voxels ne vérifiant pas (C1) voient leur rang décalé jusqu'à ce qu'ils puissent vérifier (C1 ) ;- g, (α (x), β (x), γ (x), A 1 , S 1 ) is the order of x among voxels xe D 1 whose voxels of S 1 are excluded and which are sorted by (axα 2 (x) + (1-a) xβ 2 (x)) increasing. In this order, the voxels not checking (C1) see their rank shifted until they can check (C1);
- Ak
Figure imgf000019_0001
, où S1 est la modification élémentaire qui consiste à ajouter d, voxels à la région d'intérêt R, ;
- A k
Figure imgf000019_0001
, where S 1 is the elementary modification which consists in adding d, voxels to the region of interest R,;
- τopt est la frame pour laquelle on optimise les {^}1≤;≤7 et τmes est une frame où l'on estime les {^}i≤*≤/ ;- τ op t is the frame for which we optimize the {^} 1≤; ≤7 and τ mes is a frame where we estimate the {^} i ≤ * ≤ / ;
- soit L un niveau d'échelle et Lmax le niveau d'échelle maximum, fixé a priori (par exemple Lmax = T/4). On associe à la frame xopt au niveau d'échelle 0 un ensemble FL de L+1 frames consécutives au niveau d'échelle L, ces L frames étant centrées sur xopt ; soit pl|L la p-value associée à la statistique t- Let L be a scale level and L max the maximum scale level, fixed a priori (for example L max = T / 4). We associate with the frame x op t at the scale level 0 a set F L of L + 1 consecutive frames at the level of scale L, these L frames being centered on x op t; let p l | L the p-value associated with the t statistic
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000019_0002
L'algorithme est le suivant.The algorithm is the following.
A l'étape d'initialisation : δ, = 0,001 x#D,, où #D, est le cardinal du domaine spatial segmenté D1, ni,o,τopt = δh R1 est initialisée par R^'^ et S,,o est un ensemble vide. A chaque itération k et pour tout i : - on calcule fc"L, , W, te.,_L_ffJM, ^ZΛ^m, etAt the initialization stage: δ, = 0.001 x # D ,, where #D, is the cardinal of the segmented spatial domain D 1 , n i, o, τ opt = δ h R 1 is initialized by R ^ '^ and S ,, o is an empty set. At each iteration k and for all i: we calculate fc "L ,, W, te., _ L_ ffJM , ^ ZΛ ^ m , and
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Si hmm , alors on ajoute d.
Figure imgf000020_0002
If h mm , then we add d.
Figure imgf000020_0002
,(», J voxels à w ; £ r , on redétermine ^ s ' /°"' et on passe à l'itération suivante k+1., (», J voxels at w ; £ r, redefine ^ s ' / ° "' and proceed to the next iteration k + 1.
Sinon, si d, > 1 , on diminue d, et on retente une itération. Sinon, si #S, < smaχ, on ajoute les d, voxels ci-dessus à S1, on augmente d, et on retente une itération.Otherwise, if d,> 1, we decrease d, and we retry an iteration. Otherwise, if #S, <s ma χ, add the above d, voxels to S 1 , increase d, and retry an iteration.
Sinon, on stoppe l'algorithme et la solution est :Otherwise, we stop the algorithm and the solution is:
- R, = Oïl' :- R, = OIl ':
- K^, j;≤î≤/ Kt-i,Wop, j1≤î≤/ : et
Figure imgf000020_0003
'
- K ^, j; ≤ ≤ ≤ / Kt-i, Wop , 1 1 î ≤ / : and
Figure imgf000020_0003
'
Les résultats ont été obtenus avec le matériel suivant. Pour la simulation, nous avons simulé au moyen d'un simulateur analytique cinquante acquisitions TEP du fantôme de souris MOBY sur un scanner TEP dédié au petit animal (le scanner simulé était le FOCUS 220 de Siemens avec une résolution spatiale de 1 ,3mm), avec des frames temporelles d'une minute chacune. Les images ont été reconstruites en utilisant le procédé OSEM (pour Ordered Subsets Expectation Maximization), qui est un procédé classique de reconstruction d'image TEP, avec des voxels de 0,5x0,5x0,8 mm3.The results were obtained with the following material. For the simulation, we simulated through an analytical simulator fifty PET acquisitions of the MOBY mouse phantom on a PET scanner dedicated to the small animal (the simulated scanner was the Siemens FOCUS 220 with a spatial resolution of 1.3mm), with time frames of one minute each. The images were reconstructed using the Ordered Subsets Expectation Maximization (OSEM) method, which is a conventional PET image reconstruction method, with voxels of 0.5x0.5x0.8 mm 3 .
Les données expérimentales incluent seize souris injectées avec des xénogreffes de tumeurs humaines péritonéales. Les souris ont reçu une injection de Fluoro-thymidine (18F-FLT), immédiatement suivie par une acquisition TEP de 5400 min composée de 18 frames temporelles (cinq frames d'une minute, cinq frames de deux minutes, trois frames de cinq minutes, trois frames de dix minutes, et deux frames de quinze minutes). Les images ont été reconstruites en utilisant le procédé OSEM avec des voxels de 0,5x0,5x0,8 mm3. Les souris ont été sacrifiées immédiatement après l'acquisition, et la concentration du traceur a été comptée dans les organes prélevés. Cette concentration comptée dans les organes a servi de « gold standard » pour la concentration estimée à la fin de l'acquisition.Experimental data include sixteen mice injected with xenografts of peritoneal human tumors. The mice received an injection of Fluoro-thymidine (18F-FLT), immediately followed by a PET scan of 5400 min consisting of 18 time frames (five one-minute frames, five two-minute frames, three five-minute frames, three ten-minute frames, and two fifteen-minute frames). The images were reconstructed using the OSEM method with voxels of 0.5x0.5x0.8 mm 3 . Mice were sacrificed immediately after acquisition, and tracer concentration was counted in the organs removed. This concentration counted in the organs served as a "gold standard" for the concentration estimated at the end of the acquisition.
Les images TEP ont été segmentées en utilisant le procédé LMA (Figure 7A pour la simulation et Figure 7B pour les données expérimentales). L'estimation de la concentration du traceur dans les organes est effectuée selon trois procédés :The PET images were segmented using the LMA method (Figure 7A for simulation and Figure 7B for experimental data). The estimation of the tracer concentration in the organs is carried out according to three methods:
- calcul de la TAC moyenne au sein du domaine spatial segmenté correspondant à l'organe ;calculating the average TAC within the segmented spatial domain corresponding to the organ;
- correction de volume partiel opérée par le procédé GTM implémenté dans l'espace image tel que décrit par Frouin et al. (nommé simplement « GTM » dans la suite) ; etpartial volume correction performed by the GTM method implemented in the image space as described by Frouin et al. (named simply "GTM" in the following); and
- correction de volume partiel opérée par le procédé proposé dans l'exemple de réalisation de la présente invention (nommé « LMA-GTM » dans la suite). Les procédés GTM et LMA-GTM ont été comparés sur la base de :partial volume correction performed by the method proposed in the embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "LMA-GTM"). The GTM and LMA-GTM processes were compared on the basis of:
- ETR : qui est l'écart en valeur absolu entre la mesure correspondante du gold standard et la valeur mesurée, exprimé en pourcentage de la mesure gold standard ; et- ETR: which is the difference in absolute value between the corresponding measurement of the gold standard and the measured value, expressed as a percentage of the gold standard measurement; and
- ARC : qui est le ratio de recouvrement apparent, en d'autres termes la valeur mesurée divisée par la valeur correspondante du gold standard.- ARC: which is the apparent recovery ratio, in other words the measured value divided by the corresponding value of the gold standard.
Les Figures 8A et 8B montrent des exemples de variation temporelle de la concentration de traceur (TACs) estimée pour les simulations (Figure 8A) et pour les données expérimentales (Figure 8B).Figures 8A and 8B show examples of temporal variation in tracer concentration (TACs) estimated for simulations (Figure 8A) and for experimental data (Figure 8B).
Les Figures 9A et 9B montrent que le procédé LMA-GTM améliore de manière significative la précision des mesures (la p-value est inférieure à 10~5 tant pour les simulations que pour les données expérimentales) et que le procédéFigures 9A and 9B show that the LMA-GTM method significantly improves the measurement accuracy (the p-value is less than 10 ~ 5 for both the simulations and the experimental data) and that the process
GTM n'améliore que les TACs extraites pour les données expérimentales seulement. La précision des mesures estimées au moyen du procédé LMA-GTM est bonne (ETRSlmulatιons = 5,3% ± 8% et ETRnnées expérimentales = 4,8% ± 7%) et le contraste apparent est correctement récupéré (ARCSlmuiatιons = 94% ± 10% etGTM improves only TACs extracted for experimental data only. The precision of the measurements estimated using the LMA-GTM method is good (ETR Slm ulatons = 5.3% ± 8% and ETR D omex experimental = 4.8% ± 7%) and the apparent contrast is correctly recovered (ARC Slm s uiatιo n = 94% ± 10%
ARCoonnées expérimentales = 99,98% ± 9%). Les résultats obtenus en utilisant le procédé LMA-GTM sont significativement meilleurs en termes d'ARC et d'ETR que ceux obtenus par le procédé GTM (la p-value est inférieure à 10~5).Experimental ARC = 99.98% ± 9%). The results obtained using the LMA-GTM method are significantly better in terms of ARC and ETR than those obtained by the GTM method (the p-value is less than 10 ~ 5 ).
Le processus complet d'extraction de TAC corrigée du volume partiel prend 10 minutes par image : - segmentation (-15 secondes) ;The complete TAC extraction process corrected for partial volume takes 10 minutes per image: - segmentation (-15 seconds);
- nommage des organes par l'utilisateur (~5 minutes) ; et- naming of the organs by the user (~ 5 minutes); and
- correction de volume partiel (~4 minutes).- partial volume correction (~ 4 minutes).
La Figure 10A montre l'ARC obtenu par les trois procédés sur les images de simulations pour chaque organe. Pour le procédé LMA-GTM, l'ARC varie entre 94% ± 5% et 99,3% ± 1 % pour tous les organes à l'exception des petits organes, tels que le thalamus et la thyroïde, et le pancréas du fait de sa forme.Figure 10A shows the ARC obtained by the three methods on the simulation images for each organ. For the LMA-GTM method, the ARC varies between 94% ± 5% and 99.3% ± 1% for all organs except for small organs, such as the thalamus and thyroid, and the pancreas because of its form.
L'ETR (Figure 10B) est inférieur à 10% de la valeur vraie pour tous les organes à l'exception du thalamus (ETR = 32% ± 5%) et de la thyroïde (ETR = 21 % ± 6%).ETR (Figure 10B) is less than 10% of the true value for all organs except the thalamus (ETR = 32% ± 5%) and the thyroid (ETR = 21% ± 6%).
La précision obtenue au moyen du procédé LMA-GTM est meilleure que celle obtenue par le calcul de la TAC moyenne et par la procédé GTM, et ce avec une p-value inférieure à 10~5 pour tous les organes.The accuracy obtained using the LMA-GTM method is better than that obtained by calculating the average TAC and by the GTM method, and with a p-value less than 10 ~ 5 for all the organs.
Les résultats obtenus pour les données expérimentales sont similaires à ceux obtenus pour les simulations.The results obtained for the experimental data are similar to those obtained for the simulations.
La récupération de contraste (Figure 11A) était bonne (entre 98,4% ± 7% et 110% ± 6%).The contrast recovery (Figure 11A) was good (between 98.4% ± 7% and 110% ± 6%).
De plus, l'ETR (Figure 11 B) était inférieur à 10% pour le procédé LMA-GTM pour tous les organes. Dans les deux cas, le procédé LMA-GTM obtient des meilleurs résultats que le procédé GTM (p-value inférieure à 0,002). Pour les études du cerveau, le procédé GTM est considéré comme un voire le procédé de référence pour la correction de l'effet de volume partiel dans les images TEP.In addition, the ETR (Figure 11B) was less than 10% for the LMA-GTM process for all organs. In both cases, the LMA-GTM process achieves better results than the GTM process (p-value less than 0.002). For brain studies, GTM is considered as one or even the reference method for correcting the partial volume effect in PET images.
Pour les études chez le rongeur, il n'existe pas à notre connaissance de procédé générique (applicable à tous les traceurs et à toutes les pathologies) de correction de volume partiel.For rodent studies, there is no known generic procedure (applicable to all tracers and pathologies) for partial volume correction.
Le procédé LMA-GTM montre un fort potentiel pour de telles études, mais aussi probablement pour des études chez l'homme, dans des image corps entier ou cerveau. En effet, le procédé LMA-GTM :The LMA-GTM process shows great potential for such studies, but also probably for studies in humans, in whole body or brain imaging. Indeed, the LMA-GTM process:
- utilise la délinéation automatique LMA d'organes dans les images TEP ;- uses the automatic LMA delineation of organs in PET images;
- ne nécessite pas d'information anatomique ni d'à priori ;- does not require anatomical information or a priori;
- est robuste aux erreurs de segmentation et aux erreurs dues aux effets non modélisables par la correction de PVE ; et - est rapide, facile à utiliser et précise.- is robust to segmentation errors and errors due to non-modelable effects by PVE correction; and - is fast, easy to use and accurate.
L'invention propose donc un procédé permettant d'estimer de manière fiable et précise la concentration d'un traceur dans un ensemble de structures tissulaires en délimitant de manière optimale les régions d'intérêt dans lesquelles la concentration du traceur est mesurée. The invention therefore proposes a method for reliably and accurately estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures by optimally defining the regions of interest in which the tracer concentration is measured.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé d'estimation de la concentration d'un traceur dans un ensemble de structures tissulaires comprenant au moins une structure tissulaire à partir d'une image de mesure de la concentration du traceur dans ledit ensemble de structures tissulaires obtenue par un appareil d'imagerie, l'image comprenant au moins un domaine spatial (D1) à l'intérieur duquel la concentration du traceur est homogène et au moins une région d'intérêt (Rj) à l'intérieur de laquelle la concentration du traceur est mesurée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - détermination d'une matrice de transfert géométrique (W) dont les coefficients (wu) sont représentatifs de la contribution des domaines spatiaux (D,) à la mesure de la concentration du traceur dans les régions d'intérêt (Rj) ;1. A method for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures comprising at least one tissue structure from an image for measuring the tracer concentration in said set of tissue structures obtained by a device imaging, the image comprising at least one spatial domain (D 1 ) within which the tracer concentration is homogeneous and at least one region of interest (R j ) within which the tracer concentration is measured, characterized in that it comprises the following steps: - determination of a geometric transfer matrix (W) whose coefficients (w u ) are representative of the contribution of the spatial domains (D,) to the measurement of the concentration tracer in the regions of interest (R j );
- optimisation des coefficients (wu) de la matrice de transfert géométrique (W) par délimitation des régions d'intérêt (Rj) les meilleures en termes d'erreurs pour mesurer la concentration du traceur, la délimitation des régions d'intérêt (Rj) étant réalisée suivant une boucle itérative comprenant à chaque itération (k) les étapes suivantes :optimization of the coefficients (w u ) of the geometric transfer matrix (W) by delimitation of the regions of interest (R j ) the best in terms of errors to measure the tracer concentration, the delimitation of the regions of interest ( R j ) being carried out according to an iterative loop comprising at each iteration (k) the following steps:
- modification des régions d'intérêt (Rj) ; et- modification of the regions of interest (R j ); and
- calcul des coefficients (wu) de la matrice de transfert géométrique (W) à partir des régions d'intérêt (Rj) modifiées ;calculating the coefficients (w u ) of the geometric transfer matrix (W) from the modified regions of interest (R j );
- choix d'une matrice de transfert géométrique (W) optimisée parmi les matrices de transfert géométrique (W) calculées ; etselecting an optimized geometric transfer matrix (W) from the calculated geometric transfer matrices (W); and
- estimation de la concentration du traceur à partir de la matrice de transfert géométrique (W) optimisée. - Estimation of the tracer concentration from the optimized geometric transfer matrix (W).
2.- Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape de modification des régions d'intérêt (Rj) comprend l'ajout et/ou l'exclusion d'au moins un élément d'image (x).2. Method according to claim 1, characterized in that the step of modifying the regions of interest (R j ) comprises the addition and / or exclusion of at least one image element (x).
3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la boucle itérative pour la délimitation des régions d'intérêt (Rj) comprend, pour chaque itération (k), les étapes suivantes :3.- Method according to claim 1 or 2, characterized in that the iterative loop for delimiting the regions of interest (R j ) comprises, for each iteration (k), the following steps:
- détermination d'un ensemble de modifications élémentaires (δ) consistant chacune à ajouter au moins un élément d'image (x) aux régions d'intérêt (Rj) ; - estimation, pour chaque modification élémentaire (δ), de la concentration du traceur dans les régions d'intérêt (Rj) modifiées par la modification élémentaire (δ) ;determining a set of elementary modifications (δ) each consisting in adding at least one image element (x) to the regions of interest (R j ); estimating, for each elementary modification (δ), the concentration of the tracer in the regions of interest (R j ) modified by the elementary modification (δ);
- évaluation, pour chaque modification élémentaire (δ), d'un critère (h) permettant de comparer la concentration du traceur estimée avec les concentrations du traceur estimées à au moins une itération précédente ;- evaluating, for each elementary modification (δ), a criterion (h) making it possible to compare the estimated tracer concentration with the tracer concentrations estimated at at least one previous iteration;
- choix de la modification élémentaire (δopt) donnant une estimation de la concentration du traceur la plus proche des concentrations du traceur estimées aux itérations précédentes ; - comparaison du critère (h) correspondant à la modification élémentaire choisie (δopt) avec un seuil prédéterminé (hmιn) ; et- choice of the elementary modification (δ op t) giving an estimate of the tracer concentration closest to the tracer concentrations estimated at the previous iterations; - comparison of the criterion (h) corresponding to the selected elementary modification (δ opt ) with a predetermined threshold (h mn ); and
- application ou non de la modification élémentaire choisie (δopt) ou arrêt de la boucle itérative en fonction du résultat de la comparaison du critère (h) avec le seuil (hmm). - application or not of the selected elementary modification (δ opt ) or stop of the iterative loop as a function of the result of the comparison of the criterion (h) with the threshold (h mm ).
4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'ordonnancement des éléments d'image (x) dans chaque domaine spatial (D1) en fonction de critères d'ordre permettant d'évaluer leur risque d'introduire des erreurs non dues au bruit dans l'estimation de la concentration du traceur. 4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a step of ordering the image elements (x) in each spatial domain (D 1 ) according to order criteria to assess their risk of introducing non-noise errors into tracer concentration estimation.
5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les critères d'ordre comprennent l'un au moins parmi un premier critère (α(x)) permettant de définir si la concentration contenue dans l'élément d'image (x) provient d'un seul ou de plusieurs domaines spatiaux (D1) différents, un deuxième critère (β(x)) permettant de définir si l'élément d'image (x) participe au calcul des éléments non diagonaux de la matrice de transfert géométrique (W), et un troisième critère (γ(x)) permettant de définir si l'élément d'image (x) est fiable pour l'estimation de la concentration du traceur.5. A method according to claim 4, characterized in that the order criteria comprise at least one of a first criterion (α (x)) for defining whether the concentration contained in the picture element (x ) comes from one or more different spatial domains (D 1 ), a second criterion (β (x)) to define whether the image element (x) participates in the calculation of the non-diagonal elements of the matrix of geometric transfer (W), and a third criterion (γ (x)) for defining whether the pixel (x) is reliable for estimating the tracer concentration.
6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier critère (α(x)) permet de mesurer l'homogénéité de la concentration du traceur dans le voisinage de l'élément d'image (x), le deuxième critère (β(x)) permet de mesurer la contribution des domaines spatiaux (D,) à la mesure de la concentration du traceur dans l'élément d'image (x), et le troisième critère (γ(x)) est issu d'un atlas probabiliste.6. A method according to claim 5, characterized in that the first criterion (α (x)) makes it possible to measure the homogeneity of the concentration of the tracer in the vicinity of the image element (x), the second criterion (β (x)) makes it possible to measure the contribution of the spatial domains (D,) to the measurement of the concentration of the tracer in the image element (x), and the third criterion (γ (x)) comes from a probabilistic atlas.
7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la boucle itérative pour la délimitation des régions d'intérêt (Rj) est réalisée suivant l'ordre des éléments d'image (x) obten u à l 'éta pe d'ordonnancement.7.- Method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the iterative loop for the delimitation of the regions of interest (R j ) is performed according to the order of the image elements (x) obtained u at the scheduling stage.
8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'estimation de la fonction d'étalement du point (PSF) de l'appareil d'imagerie en tout point du champ de vue de l'appareil d'imagerie.8. A method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a step of estimating the spreading point function (PSF) of the imaging apparatus at any point in the field from the view of the imaging apparatus.
9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape d'estimation de la fonction d'étalement du point (PSF) comprend les étapes suivantes :9. A method according to claim 8, characterized in that the step of estimating the spreading point function (PSF) comprises the following steps:
- mesure de la fonction d'étalement du point (PSF) en plusieurs points du champ de vue ; et- measurement of the point spread function (PSF) at several points of the field of view; and
- interpolation et/ou extrapolation des mesures obtenues.- interpolation and / or extrapolation of the measurements obtained.
10.- Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'estimation d'une fonction d'étalement de région (RSF) pour chaque domaine spatial (D1) par convolution de la fonction d'étalement du point (PSF) avec chaque domaine spatial (D1).10. A method according to claim 8 or 9, characterized in that it comprises a step of estimating a region spreading function (RSF) for each spatial domain (D 1 ) by convolution of the function of spreading point (PSF) with each spatial domain (D 1 ).
11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de calcul de la taille des régions d'intérêt (Rj).11. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises a step of calculating the size of the regions of interest (R j ).
12.- Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce qu'il comprend une étape de délimitation des domaines spatiaux (D,) de manière à obtenir des régions d'intérêt (Rj) de taille maximale.12. A method according to claim 11, characterized in that it comprises a step of delimiting the spatial domains (D,) so as to obtain regions of interest (R j ) maximum size.
13.- Procédé selon la revendication 11 ou 12 et l'une quelconque des revendications 4 à 7 prises ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'optimisation des critères d'ordre de manière à obtenir des régions d'intérêt (Rj) dé taille maximale. 13.- Method according to claim 11 or 12 and any one of claims 4 to 7 taken together, characterized in that it comprises a step of optimizing the order criteria so as to obtain regions of interest ( R j ) maximum size.
14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'image de mesure de la concentration du traceur dans la structure tissulaire est une séquence d'images tridimensionnelles mises en correspondance et comprenant au moins une image tridimensionnelle, et en ce que et les éléments d'image (x) sont des voxels.14. A method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the measurement image of the tracer concentration in the tissue structure is a sequence of three-dimensional images mapped and comprising at least one three-dimensional image, and in that and the image elements (x) are voxels.
15.- Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'image tridimensionnelle est obtenue par tomographie par émission de positrons. 15.- Method according to claim 14, characterized in that the three-dimensional image is obtained by tomography by emission of positrons.
16.- Support d'information comprenant un code pou r estimer la concentration d'un traceur dans un ensemble de structures tissulaires comprenant au moins une structure tissulaire à partir d'une image de mesure de la concentration du traceur dans ledit ensemble de structures tissulaires obtenue par un appareil d'imagerie, l'image comprenant au moins un domaine spatial (D,) à l'intérieur duquel la concentration du traceur est homogène et au moins une région d'intérêt (Rj) à l'intérieur de laquelle la concentration du traceur est mesurée, caractérisé en ce que le code comprend des instructions pour :16. An information medium comprising a code for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures comprising at least one tissue structure from an image for measuring the tracer concentration in said set of tissue structures. obtained by an imaging apparatus, the image comprising at least one spatial domain (D,) within which the concentration of the tracer is homogeneous and at least one region of interest (R j ) within which the concentration of the tracer is measured, characterized in that the code comprises instructions for:
- déterminer une matrice de transfert géométrique (W) dont les coefficients (W|j) sont représentatifs de la contribution des domaines spatiaux (D,) à la mesure de la concentration du traceur dans les régions d'intérêt (Rj) ;- determining a geometric transfer matrix (W) whose coefficients (W | j ) are representative of the contribution of the spatial domains (D,) to the measurement of the tracer concentration in the regions of interest (R j );
- optimiser les coefficients (wu) de la matrice de transfert géométrique (W) par délimitation des régions d'intérêt (Rj) les meilleures en termes d'erreurs pour mesurer la concentration du traceur, la délimitation des régions d'intérêt (Rj) étant réalisée suivant une boucle itérative comprenant à chaque itération (k) les étapes suivantes :optimizing the coefficients (w u ) of the geometric transfer matrix (W) by delimitation of the regions of interest (R j ) the best in terms of errors for measuring the tracer concentration, the delimitation of the regions of interest ( R j ) being carried out according to an iterative loop comprising at each iteration (k) the following steps:
- modification des régions d'intérêt (Rj); et- modification of the regions of interest (R j ); and
- calcul des coefficients (wu) de la matrice de transfert géométrique (W) à partir des régions d'intérêt (Rj) modifiées ;calculating the coefficients (w u ) of the geometric transfer matrix (W) from the modified regions of interest (R j );
- choisir une matrice de transfert géométrique (W) optimisée parmi les matrices de transfert géométrique (W) calculées ; etselecting an optimized geometric transfer matrix (W) from the calculated geometric transfer matrices (W); and
- estimer la concentration du traceur à partir de la matrice de transfert géométrique (W) optimisée, lorsqu'il est exécuté par un système de traitement de données.estimating the tracer concentration from the optimized geometric transfer matrix (W) when it is executed by a data processing system.
17.- Dispositif destiné à estimer la concentration d'un traceur dans un ensemble de structures tissulaires comprenant au moins une structure tissulaire à partir d'une image de mesure de la concentration du traceur dans ledit ensemble de structures tissulaires obtenue par un appareil d'imagerie, l'image comprenant au moins un domaine spatial (D,) à l'intérieur duquel la concentration du traceur est homogène et au moins une région d'intérêt (Rj) à l'intérieur de laquelle la concentration du traceur est mesurée, caractérisé en ce qu'il comprend :17.- A device for estimating the concentration of a tracer in a set of tissue structures comprising at least one tissue structure from an image for measuring the tracer concentration in said set of tissue structures obtained by an apparatus of imaging, the image comprising at least one spatial domain (D,) within which the tracer concentration is homogeneous and at least one region of interest (R j ) within which the concentration of the tracer is measured, characterized in that it comprises:
- un appareil d'imagerie ; et- an imaging device; and
- un système de traitement de données comprenant : - des moyens pour déterminer une matrice de transfert géométriquea data processing system comprising: means for determining a geometric transfer matrix
(W) dont les coefficients (wu) sont représentatifs de la contribution des domaines spatiaux (D1) à la mesure de la concentration du traceur dans les régions d'intérêt(W) whose coefficients (w u ) are representative of the contribution of spatial domains (D 1 ) to the measurement of tracer concentration in regions of interest
- des moyens pour optimiser les coefficients (wu) de la matrice de transfert géométrique (W) par délimitation des régions d'intérêt (Rj) les meilleures en termes d'erreurs pour mesurer la concentration du traceur, la délimitation des régions d'intérêt (Rj) étant réalisée suivant une boucle itérative comprenant à chaque itération (k) les étapes suivantes :means for optimizing the coefficients (w u ) of the geometric transfer matrix (W) by delimitation of the regions of interest (R j ) the best in terms of errors for measuring the tracer concentration, the delimitation of the regions of interest (R j ) being carried out according to an iterative loop comprising at each iteration (k) the following steps:
- modification des régions d'intérêt (Rj) ; et - calcul des coefficients (w,,) de la matrice de transfert géométrique (W) à partir des régions d'intérêt (Rj) modifiées ;- modification of the regions of interest (R j ); and - calculating the coefficients (w ,,) of the geometric transfer matrix (W) from the modified regions of interest (R j );
- des moyens pour choisir une matrice de transfert géométrique (W) optimisée parmi les matrices de transfert géométrique (W) calculées ; etmeans for selecting an optimized geometric transfer matrix (W) from the calculated geometric transfer matrices (W); and
- des moyens pour estimer la concentration du traceur à partir de la matrice de transfert géométrique (W) optimisée. means for estimating the tracer concentration from the optimized geometric transfer matrix (W).
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